A L F A N O MA R IA | P ro ced u re d i p res su re m a n a g em en t p er l e r et i di di st ri buz io ne i dr ic a : un ca so di s tudi o UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI NAPOLI
«FEDERICO II»
SCUOLA POLITECNICA E DELLE SCIENZE DI BASE
CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA PER L’AMBINETE E IL TERRITORIO
TESI DI LAUREA TRIENNALE
RELATORE
Ch.mo Prof. Maurizio Giugni CORRELATORE
Ch.mo Prof. Francesco De Paola
CANDIDATA Maria Alfano N49000658
ANNO ACCADEMICO 2017/2018
AL FA NO M AR IA | P ro ce dur e di pr es sur e m ana ge m en t pe r l e re ti di di st ribu zio ne idr ica : un c as o di st udi o
PERDITE IDRICHE Scarsa o
inefficiente manutenzione
Obsolescenza infrastrutture
Perdite idriche all’interno dei sistemi
acquedottistici gestite tramite pressure
management effettuate con valvole di
regolazione della pressione
Perdite idriche
Sprechi
Volontari Domestici
Perdite
Amministrative Reali
Perdite di sottofondo
Perdite da rotture segnalate
Perdite da rotture non
segnalate
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Perdite idriche dalle reti di distribuzione dell'acqua potabile per regione - Anno 2015 (percentuali sul volume immesso in rete)
Volume immesso nelle reti idriche: 8,3 miliardi di m 3 Volume perso: 41,4% pari a 3,2 miliardi di m 3
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BILANCIO IDRICO DI UN SISTEMA ACQUEDOTTISTICO E CLASSIFICAZIONE DELLE PERDITE (IWA)
Situazione iniziale Effetto dei metodi di gestione
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Influenza della gestione della pressione sulle componenti BABE delle perdite reali. Fantozzi&Lambert (2007)
A L F A N O MA R IA | P ro ced u re d i p res su re m a n a g em en t p er l e r et i d i di st ri buz io ne i dr ic a : un ca so di s tudi o Le PRVs mantengono entro limiti di sicurezza desiderati la pressione all’interno
delle condotte. L’implementazione di un siffatto sistema di controllo delle pressioni può condurre ad una riduzione significativa delle perdite in particolare se viene adottata un’efficace strategia di localizzazione delle valvole e di ottimizzazione della regolazione delle stesse. Possono, dunque, essere considerati due problemi distinti:
-la determinazione della localizzazione ottimale delle valvole;
-l’individuazione della regolazione ottimale delle valvole precedentemente
localizzate.
F(x): funzione obiettivo
x
i: variabili decisionali (posizione valvole e settaggio)
N: numero di valvole da posizionare Xi: set dei luoghi candidati per il posizionamento e settaggio di x
iK: numero dei luoghi candidati e dei possibili settaggi
HMS (numero delle soluzioni vettoriali in HM)
HMCR (HM considerating rate) PAR (pitch adjusting rate)
Ni (numero soluzioni vettoriali generate)
i->1, HMS
Generazione casuale della soluzione vettoriale
Analisi idrauliche con
EPANET
Calcolo penalità
𝑓𝑓 𝑥𝑥 = ∑ 𝑖𝑖=1 𝑀𝑀𝑀 𝑝𝑝 𝑖𝑖 + ∑ 𝑖𝑖=1 𝑀𝑀𝑀𝑀 𝑓𝑓 𝑝𝑝 (𝑝𝑝 𝑖𝑖 ) 𝑀𝑀 � 𝑝𝑝 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀
𝑓𝑓 𝑝𝑝 (𝑝𝑝 𝑖𝑖 ):funzione di penalità
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i<- 1,N HMCR
Seleziona la posizione della
valvola e il corrispondente
settaggio
Genera casualmente la posizione delle valvole e il settaggio
corrispondente
PAR
Sceglie una posizione della
valvola nell’intorno e ne
modifica casualmente il
settaggio
Mantiene la posizione della
valvola e ne modifica leggermente il
settaggio
Analisi idrauliche per la nuova armonia con
EPANET
Calcolo penalità
O.F.
Inclusione della nuova armonia ed esclusione
di quella peggiore
NI
Ripetere step 3 e 4
Termine dei calcoli
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- 443 nodi di domanda - 4 fonti
- 454 tubazioni in PVC con DN da 125 a 600 mm
- 8 maglie
- ε =0,0025 mm
- Pressione minima 20 m
- Numero di valvole definito da
un budget di circa 40.000 €
Caso 1:
N. Valvole 0 ; f(x)=2,60
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Caso 2:
N.Valvole 1 ; f(x)=2,109
Pressione Posizione
Riduzione stimata delle perdite: 12,5%
Caso 3:
N.Valvole 2 ; f(x)=2,076
Caso 4:
N. Valvole 3 ; f(x)= 1,99
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Riduzione stimata delle perdite: 13,4% Riduzione stimata delle perdite: 15,6%
Caso 5:
N. Valvole 4 ; f(x)=1,98
Caso 6:
N. Valvole 5 ; f(x)=1,93
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Riduzione stimata delle perdite: 15,8% Riduzione stimata delle perdite: 17,2%
Caso 7:
N. Valvole 6 ; f(x)=1,80
Caso 8:
N. Valvole 7 ; f(x)=1,78
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Riduzione stimata delle perdite: 20,8% Riduzione stimata delle perdite: 21,2%
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Caso 9:
N.Valvole 8 ; f(x)=1,77
Riduzione stimata delle perdite: 21,8%
Caso iniziale:
Nessuna valvola ; f(x)=2,60
Caso finale:
8 valvole presenti; f(x)=1,77
A L F A N O MA R IA | P ro ced u re d i p res su re m a n a g em en t p er l e r et i d i di st ri buz io ne i dr ic a : un ca so di s tudi o Utilizzo dell’Harmony Search come algoritmo per la ricerca di posizionamento e
settaggio ottimale delle valvole di regolazione della pressione
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0 2 4 6 8 10 12 14
0 2 4 6 8 10
Pe rdi te Idr iche
Numero di valvole
Numero di valvole Riduzione perdite in percentuale
1 12.53
2 13.40
3 15.57
4 15.82
5 17.25
6 20.83
7 21.29
8 21.72
